DE2933387A1 - Verfahren zum messen der phasenlaufzeit eines fernsehsignals ueber einen vierpol - Google Patents

Description

• Verfahren zum Messen der Phasenlaufzeit
• eines Fernsehsignals über einen Vierpol I)ie | Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patent ansi>ruchs 1.
• Ein solches 1ekanntes Verfahren ist in dem Fachbuch Fernseii-Meßtechnik11, von Dr. Ing. Dillenburger, erschienen im Fachverlag Schiele & Schön GmbH, Berlin, 1960, Seite 263 und ff. beschrieben. Genaue Phasenwinkelmessungen weiden auf Impulsmessung zurückgeführt. Der Phasenwinkel zweier Schwingungen gleicher Frequenzen ist durch den zeitlichen Abstand der Nulldurchgänge der Schwingungen geben. Eine Messung erfolgt dadurch, daß eine Eingangsschwingung, die eine gewobbelte Mischfrequenz sein kann und einem Vierpol zugeführt.wird, und die Ausgangsschwingung hinter dem Vierpol mit Hilfe von Begrenzern in Rechteckschwingungen verwandelt werden.
• Die Begrenzung erfolgt symmetrisch in der Nähe des Nulldurchgangs der Schwingungen. Begrenzerschaltungen, die dieses bewerkstelligen, sind allgemein bekannt und in der zitierten Literatur beschrieben. Die gewonnenen Rechteckimpulse werden in einer Phasenmesserschaltung miteinander verglichen. Die Abweichungen stellen ein Maß des Phasenwinkels dar.
• Es ist darüber hinaus bekannt, die Rechteckimpulse zu differenzieren und in Abhängigkeit von den kurzzeitigen Impulsen Sägezahnspannungen zu erzeugen, die addiert eine Rechteckschwingung ergeben, die ein Maß der Phasenverschiebung darstellt. Die bekannten Verfahren weisen den Nachteil auf, daß die Frequenz, bei welcher ein Phasensprung auftritt,nicht gleichzeitig mit dem Absolutbetrag der Phasenlaufzeit ermittelt werden kann.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, das die aufgezeigten Nachteile beseitigt und eine Phasenlaufzeitmessung über breitbandige Vierpole, vornehmlich bei Fernse-lbreitbandübertragungssystemen gestattet. Das Verfahren soll dabei eine Messung der Phasenlaufzeit bzw. des Phasenwinkels über einen Vierpol ermöglichen, um Phasenlaufzeiten auch über längere Vierpole zu ermöglichen.
• Die Aufgabe wird erfindungsgemäß nach der im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufgezeigten Lehre gelöst.
• Das Verfahren beruht auf der Tatsache, daß die Laufzeit einer diskreten Frequenz in einem Vierpol unabhängig von selektiven Phasensprüngen grundsätzlich als konstant anzusehen ist, dagegen aber die Laufzeit eines gewobbelten Sinussignals in seiner Laufzeit selektiv abhängig ist vom Laufzeitverhalten des zu messenden Vierpols.
• Wenn ein Vierpol mit einer Bandbreite von 0 bis 10 MHz gemessen werden soll, der einen selektiven Phasensprung aufweist, z.B. bei ca. 5 MHz, wird ein gewobbeltes Signal von 0 bis 10 MHz genau bei 5 MHz eine Laufzeitabweichung aufweisen. Es braucht, um das Verhalten des Vierpols bestimmen zu können, nur noch das Problem gelöst zu werden, die Laufzeitabweichung sichtbar und meßbar darzustellen. Dies wird mittels eines Verfahrens nach der Lehre der Erfindung gelöst. Wichtig ist dabei, daß die Flankensteilheit jedes einzelnen Mäanders viel größer ist als die höchste zu übertragende Grenzfrequenz des Vierpols. Wenn dies gesichert ist, kann die Laufzeit der Frequenzanteile, die sich in diesen steilen Flanken befinden, grundsätzli(h als konstant angesehen werden.
• Wenn beide Signale, das Rechteck- und das Sinussignal, alternierend von Zeile zu Zeile über den Vierpol geleitet werden, erhält man am Ausgang dieses Vierpols beide Signale in alternierender zeitlicher Darstellung.
• Für die Ermittlung der Phasenverschiebung beider Signale ist es erforderlich, die Signale nochmals zu begrenzen, zu differenzieren und auf einen Zweistrahloszillographen übereinander zu schreiben bzw. einem Phasenmesser zur direkten Anzeige zuzuführen. Handelt es sich bei dem Meßobjekt um einen phasenlinearen Vierpol, sind die Signale auf dem Oszillographen deckungsgleich. Handelt es sich dagegen um einen nicht linearen Vierpol mit einem Phasensprung, wie z.B. angenommen bei 5 MHz, so sind die Signale nicht mehr deckungsgleich. Bei entsprechender Dehnung des Oszillogramms ist der direkte Phasenverlauf ablesbar, und man kann eindeutig erkennen, bei welcher selektiven Frequenz in einem unbekannten zu messenden Vierpol eine Abweichung vorliegt.
• Hierzu ist es notwendig, Frequenzmarken mit zu übertragen, um die Frequenz direkt ablesen zu können, bei welcher ein Phasensprung auftritt.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Blockschaltbildes eines Meßgerätes, das nach dem Verfahren arbeitet, näher beschrieben.
• Das in Fig. 1 dargestellte Meßgerät besteht aus einem Signalgeberteil und einem Meßempfänger. Ein Wobbeloszillator 1 gibt eine sinusförmige Schwingung im Frequenzbereich 20 bis 30 MHz ab. Um eine absolute Synchronisation herzustellen, ist es zweckdienlich, den Wobbeloszillator synchron mit der Horizontalfrequenz eines an das Meßgerät anzuschließenden Oszillographen zu tasten. Hierfür eignen sich Start/Stop-Oszillatoren am besten. Als zweiter Sinusoszillator wird ein weiterer quarzstabilisierter 30 MHz Oszillator 2 eingesetzt.
• @@ Signale werden in den multiplikats en Mischstufe @@@@nander gemischt. Dan Ausgangssignal h@@@@haftet die Grundfrequenz beiden Oszillatoren 1 und @ und die Piffen den@frequenz von 0 bis 10 MHz. Da nun die Differenzfrequenz 26 für die Ausweitung von Interesse ist, wird das Ausgangssignal der Mischstufe über eine Tiefpass-Verstärker 4 geleitet, an dessen Ausgang die Differenzfrequenz 26 als Wobbel-Burst bzw. Multi-Burst anliegt.
• Der Tiefpass-Verstärker 4 wird durch Synchronimpulse H und V getastet, so daß zwischen den einzelnen zeilenweise anliegenden Signalen Läcken für die Synchron-und Farbsynchronimpulse entstehen. Um in dem Vierpol auch differentielle Phasenfehler in Abhängigkeit von der Amplitude mit zu erfassen, wird das abgegebene Differenzfrequenzsignal mit einem in seiner Amplitude variablen einstellbaren Sägezahn in der Mischschaltung (5) additv gemischt. Der Baustein 5 weist einem ebenfalls von den Vertikal- und Horizontalsynchronimpulsen synchronisierten Generator auf, der die notwendige Sägezahnspannung erzeugt, auf die die Differenzfrequenz 26 @ddiert wird. Die Differenzfrequenz wird darüber hinaus einem Begrenzer 6 zugeführt, der die Sinusschwingung in Fechteckimpulse umwandelt. Beide so gewonnenen Signale werden über den alternierenden Schalter 7 in Abhängigkeit von der Zeilenfrequenz, die in einem Generator 8 erzeugt 1 d, an einen Mischer 10 geschaltet, der di e Signale additiv mit den Synchronsignalen H/V und den Farbsynchronsignalen F mischt. Letztere sind zur Identifikation der Phasenlage der Signale notwendig. Des weiteren werden Frequenzmarken mit übertragen, die von einer Schaltung 27 erzeugt und in dem Mischer 10 dem Signal ebenfalls aufaddiert werden. Am Ausgang der Videomischers 10 liegt somit eine Videosignal an, das als Meßsignal dem Vierpol 11 zugeführt wird. Ein Frequenz wandler 9 wird benötigt, wenn der Generator 8 IIorizonlalimpulse doppelter Frequenz erzeugt, so daß hierüber die Teilung und die Ansteuerung des alternierenden Schalters 7 von Zeile zu Zeile erfolgen. Die Synchronfrequenz ist abhängig von dem anzuschließenden Oszillographen bzw. Monitor.
• Die am Vierpolausgang anliegenden Signale werden über einen alternierenden Schalter 12 in Abhängigkeit von der Zeilenfrequenz H wechselweise geschaltet. Damit sie in der richtigen Phasenlage geschaltet werden, ist eine Farbsynchronidentifikationsschaltung 15 vorgesehen, die sicherstellt, daß völlige Zeilenidentität beim Umschalten gegeben ist. Das anliegende Videosignal wird darüber hinaus einem Amplitudensieb 17 zugeführt, das die Synchronimpulse heraussiebt und den in der gleichen Baueinheit vorhandenen Horizontaloszillator synchronisiert und die nötigen Vertikalsynchronimpulse ebenfalls abgibt. Uber den alternierenden Schalter 12 gelangen wiederum die beiden unterschiedlichen Meßsignale an die entsprechende Ausgangsleitung, wobei die Rechteckimpulse einem Begrenzer 13 mit eingebauter Differenzierschaltung und einem Inverter, der die negativen differenzierten Impulse bzw. die positiven auf gleiches Potential legt, zugeführt werden. Die auf die Sägezahnspannung addierten Signale werden einem Sägezahnkompensationsdecoder 16 zugeführt, der über einen zweiten Eingang an einem Sägezahngenerator 18 angeschlossen ist. Dieser Sägezahngenerator 18 erzeugt während des Anliegens des sägezahnmodulierten Signals eine Sägezahnspannung gleicher Amplitude jedoch entgegengesetzter Polarität, die dem empfangenen Meßsignal aufaddiert wird. Dadurch erhält man am Ausgang das sinusförmige Meßsignal wieder, das der Begrenzerschaltung 14 mit eingebautem Differentiator des Signals und der Invertierung der negativen bzw. positiven Signalanteile liegen am Ausgang die differenzierten Impulse 25 an. Diese werden in der Phasenlage mit den Impulsen 24 vom Begrenzer 13 in einem Zweistrahloszillographen miteinander verglichen. Die gleichzeitig mit übertragenen Frequenzmarken werden ebenfalls dargestellt, so daß ein auftretender Phasensprung direkt abgelesen werden kann. Die Phasenverschiebung ist ablesbar. Austeile des Oszillographen 19 kann auch ein direkt wirkender Phasenmesser, je eingangs beschrieben, verwendet werden.
• L e e r s e i t e

Claims (6)

1. Patentansprüche 1Verfahren zum Messen der Phasenlaufzeit eines Fernsehsignals über einen Vierpol, bei dem die zum Phasenvergleich herangezogene Frequenz durch multiplikative Mischung von sinusförmigen Schwingungen, einer Meßfrequenz und einer gewobbelten Hilfsfrequenz, gewonnen und über Begrenzer einem Phasenmesser oder einem Oszillographen zugeführt wird, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß aus der Mischfrequenz ein Fernsehsignal abgeleitet wird, das aus einem ersten Signal (20) mit Schwingungen mit konstanten An- und Abfallzeiten, die unabhängig von der Folgefrequenz sind, und einem zweiten Signal -(21) mit abweichender Funktion jedoch gleichen Frequenzen besteht, welche Signale (20, 21) über einen alternierenden Schalter (7), der synchron der Zeilenfrequenz eines anschließbaren Oszillographen (19) oder eines Monitors nacheinander an eine Video-Mischschaltung (10) durchgeschaltet und in dieser mit den Synchron- (H/V) und Farbsynchronimpulsen (F), die in einem Impulsgeber (8) erzeugt werden, additiv gemischt und an den zu messenden Vierpol (11) gelegt werden und daß die vom Vierpolausgang abgreifbaren Signale über einen von den Synchronimpulsen (H) gesteuerten Schalter (12) alternierend an je eine Begrenzer- und Differenzierschaltung (13, 14) in einem Phasenmesser miteinander verglichen oder auf einem Oszillographen (19) dargestellt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die von der multiplikativen Mischstufe (3) abgreifbare Differenzfrequenz (26) einerseits in einem Begrenzer (6) in Rechteckimpulse konstanter Amplitude umgewandelt und andererseits in einem Mischer (5) einer Sägezahnspannung aufaddiert wird, die von einem Sägezahngenerator (5G) synchron den Zeilenimpulsen (H/V) des anschließbaren Oszillographen (19) oder Monitor erzeugt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die vom Vierpol (11) abgegriffenen Fernsehsignale einerseits einem alternierenden Schalter (12) und andererseits einer Farbsynchronimpulsidentifikationsschaltung (15) und einem Synchronoszillator (17) zugeführt werden, die synchronisierte und mit den gesendeten Signalen in gleicher Phase liegende Steuerimpulse (H) abgeben, die den alternierenden Schalter (12) steuern, und daß die durchgeschalteten Signale begrenzt und differenziert und die negativen bzw. positiven Impulse über einen Inverter phasengedreht und an je ein Plattenpaar eines Zweistrahloszillographen gelegt werden, von dessen Monitor in Abhängigkeit von der differentiellen Phasenabweichung die Phasenlaufzeit einzelner Frequenzen durch den Vierpol (11) ablesbar sind.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die differenzierten Signale einem Phasenmesser zugeführt werden.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 2, 3 oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die auf eine Sägezahnspannung addierten Signale von dem alternierenden empfangsseitig vorgesehenen Schalter (12) an einen Sägezahnkompensationsdecoder (16) durchgeschaltet werden, an dessen zweiten Eingang eine von den Synchronimpulsen (H) synchronisierte Spannung mit gleichem Sägezahnverlauf, jedoch entgegengesetzter Polarität anliegt, und daß das Ausgangssignal einer Begrenzer-und Differenzierschaltung (14) mit einem Inverter zur Phasendrehung der negativen bzw. positiven differenzierten Signale (25) zugeführt wird.
6. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e 1 c h n e t, daß zur Messung der Frequenz, bei welcher ein Phasensprung im Laufzeitverhalten des Vierpols auftritt, die Signale (20, 21) des Fernsehsignal mit Frequenzmarken gemischt sind, die von dem Oszillographen neben den differenzierten Signalen (24, 25) angezeigt werden.